ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕЗРЕДУКТОРНОЙ МАШИНЫ С ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ПОТОКА ДЛЯ ВЕТРОГЕНЕРАТОРА

Abstract

Актуальность исследования обусловлена возрастающей потребностью применения автономных гибридных электростанций, использующих возобновляемые источники с целью уменьшения потребления органического топлива. Улучшение рабочих свойств и уменьшение стоимости безредукторных ветрогенераторов, применяемых в составе таких электростанций, способствует улучшению их технико-экономических характеристик. Цель: поиск эффективного подхода для оптимизации генератора с переключением потока для безредуктороной ветроустановки, позволяющего сократить применение вычислительных ресурсов, в сравнение с существующими подходами; выработка рекомендаций к проектированию ветрогенератора с переключением потока с постоянными магнитами на статоре; улучшение характеристик конструкции генератора, спроектированной ранее. Объекты: математическая модель и конструкция генератора с переключением потока с магнитами на статоре, математическая модель безредуктороной ветротурбины. Методы: безградиентный метод оптимизации, математическое моделирование, двухмерный метод конечных элементов, оценка и анализ скорости ветра в различных мировых регионах, статистические методы. Результаты. Произведена многокритериальная оптимизация конструкции безредуктороного ветрогенератора с переключением потока. В результате были улучшены энергетические характеристики генератора, снижены пульсации момента, а также снижена номинальная мощность электронного преобразователя ветроустановки. Получены общие рекомендации, относительно геометрии конструкции, которые могут быть использованы при проектировании таких генераторов. Предложен метод расчета замещающих профилей для характеристики цикла работы ветротурбины, которой может быть использован для снижения вычислительных затрат в процессе оптимизации ветрогенераторов. Показано сокращение вычислительных затрат с помощью полученного метода на примере замены исходной девятиточечной характеристики цикла работы ветротурбины на замещающий двухточечный профиль.